Мощные миниатюрные электровакуумные источники когерентного ТГц излучения с пространственно-развитыми электронными потоками и электродинамическими структурами

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 17-12-01160

НазваниеМощные миниатюрные электровакуумные источники когерентного ТГц излучения с пространственно-развитыми электронными потоками и электродинамическими структурами

Руководитель Рыскин Никита Михайлович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-401 - Вакуумная и плазменная электроника, СВЧ-электроника

Ключевые слова вакуумная микроэлектроника, терагерцевый диапазон, замедляющие системы, фотонные кристаллы, ленточный электронный пучок, электронно-оптические системы, вакуумная интегральная микросхема

Код ГРНТИ29.35.45, 47.03.10, 47.29.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы вакуумной электроники — создание мощных компактных источников когерентного излучения терагерцевого (ТГц) диапазона. Освоение этого диапазона является приоритетной проблемой современной электроники. Источники когерентного ТГц излучения имеют широкие перспективы применения в таких областях, как безопасность и противодействие терроризму (дистанционный неразрушающий поиск и обнаружение взрывчатых и наркотических веществ), информационно-коммуникационные системы, радиоастрономия, спектроскопия, медицина. Это обусловлено рядом фундаментальных особенностей ТГц-излучения: в данном диапазоне лежат колебательные и вращательные спектры многих веществ; широкий диапазон частот привлекателен для систем передачи информации; ТГц излучение обладает высокой проникающей способностью и позволяет получать контрастное изображение, но в то же время обладает гораздо меньшим ионизирующим воздействием, чем рентгеновское излучение. Однако ТГц диапазон на сегодняшний день является наиболее слабо освоенным участком электромагнитного спектра, поскольку в нем резко снижается мощность, достижимая как с помощью существующих в настоящее время вакуумных и твердотельных, так и с помощью оптических приборов. Не вызывает сомнений, что создание относительно мощных (10-100 Вт) миниатюрных источников когерентного ТГц излучения и разработка нового поколения элементной базы микроэлектроники на их основе будет иметь огромное значение. Целью проекта является разработка физических принципов создания компактных источников когерентного излучения с мощностью 10-100 Вт на основе пространственно-развитых электронных пучков с плотностью тока, достижимой для существующих термокатодов. Исследования в рамках проекта будут вестись по следующим основным научным направлениям: 1. Исследование возможностей повышения выходной мощности приборов ТГц диапазона за счет использования пространственно-развитых электронных потоков и электродинамических структур. 2. Исследование возможностей миниатюризации и снижения рабочих напряжений приборов за счет использования планарных ЗС с большим замедлением. Исследование новых электродинамических структур для приборов ТГц диапазона на основе фотонных кристаллов. 3. Исследование улучшения выходных характеристик приборов и расширения их функциональных возможностей за счет использования каскадных схем (усилительных и генераторных цепочек). 4. Разработка электронно-оптических систем, обеспечивающих формирование электронных пучков с высокой плотностью и их устойчивую транспортировку пучка на необходимое расстояние. Решение сформулированного в проекте комплекса задач послужит основой для создания нового поколения электронной компонентной базы ТГц диапазона. В настоящее время в РФ аналоги подобных приборов отсутствуют, а за рубежом, несмотря на значительные усилия, созданы лишь единичные демонстрационные образцы, которые пока далеки от серийно выпускаемых приборов. Исследования по созданию микроминиатюрных низковольтных приборов, которые могут найти применение в качестве логических и запоминающих элементов, являются уникальными и не имеют аналогов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Рыскин Н.М., Рожнев А.Г., Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Бенедик А.А., Торгашов Р.А., Торгашов Г.В., Синицын Н.И. Planar microstrip slow-wave structure for a low-voltage V-band traveling-wave tube with a sheet electron beam IEEE Electron Device Letters, Vol. 39. No. 5. P. 757-760 (год публикации - 2018)
10.1109/LED.2018.2821770

2. Каретникова Т.А., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М., Бурцев А.А., Навроцкий И.А., Данилушкин А.В. Design and simulation of a 0.2-THz traveling-wave tube with a converging sheet electron beam 2018 IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC), P. 161-162 (год публикации - 2018)
10.1109/IVEC.2018.8391560

3. Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Галушка В.В., Митин Д.М., Рожнев А.Г., Торгашов Р.А., Торгашов Г.В., Рыскин Н.М. Study of electromagnetic parameters of a V-band planar meander slow-wave structure 2018 IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC), P. 421-422 (год публикации - 2018)
10.1109/IVEC.2018.8391530

4. Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Галушка В.В., Митин Д.М., Рыскин Н.М. A novel microfabrication technology of planar microstrip slow-wave structures for millimeter-band traveling-wave tubes 2018 IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC), P. 333-334 (год публикации - 2018)
10.1109/IVEC.2018.8391512

5. Бурцев А.А., Данилушкин А.В., Синицын Н.И Синтез электронно-оптических систем с компрессией ленточного пучка для ламп бегущей волны терагерцевого диапазона Журнал технической физики, Т. 88, № 12, С. 1908-1911 (год публикации - 2018)
10.21883/JTF.2018.12.46797.54-18

6. Рыскин Н.М., Рожнёв А.Г., Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Галушка В.В., Кожевников И.О., Бурцев А.А., Данилушкин А.В., Навроцкий И.А., Плоских А.Э., Терентюк А.Г., Торгашов Р.А., Торгашов Г.В., Синицын Н.И. Разработка ламп бегущей волны миллиметрового и терагерцевого диапазонов с пространственно-развитыми замедляющими системами Актуальные проблемы электронного приборостроения. Материалы международной научно-технической конференции., Т. 1. С. 126-130 (год публикации - 2018)
10.1109/APEDE.2018.8542191

7. Рыскин Н.М., Рожнев А.Г., Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Торгашов Р.А., Галушка В.В., Павлов А.М. Development of planar slow-wave structures for low-voltage millimeter-band vacuum tubes 2018 43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz), Art. no. 8510125 (год публикации - 2018)
10.1109/IRMMW-THz.2018.8510125

8. Терентюк А.Г., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М., Стародубов А.В., Галушка В.В., Павлов А.М. Development and modeling of folded-waveguide slow-wave structures for millimeter-band traveling-wave tubes 2018 43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz), Art. no. 8510165 (год публикации - 2018)
10.1109/IRMMW-THz.2018.8510165

9. Рыскин Н.М., Рожнев А.Г., Плоских А.Э., Бурцев А.А., Навроцкий И.А., Данилушкин А.В. Investigations on 0.2-THz traveling-wave tubes with staggered grating slow-wave structure 2018 43rd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz), Art. no. 8510495 (год публикации - 2018)
10.1109/IRMMW-THz.2018.8510495

10. Рыскин Н.М. Development and modeling of miniaturized traveling-wave tubes in millimeter and sub-THz bands European Physical Journal Web of Conferences, Vol. 195, No. 6. Art. no. 01014 (год публикации - 2018)
10.1051/epjconf/201819501014

11. Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Рябухо П.В., Галушка В.В., Павлов А.М., Рожнев А.Г., Торашов Р.А., Торгашов Г.В., Рыскин Н.М. Planar slow-wave structures for low-voltage millimeter-band vacuum devices (novel approach for fabrication, numerical and experimental measurements) Proceedings of 18th Mediterranean Microwave Symposium, С. 128-131. (год публикации - 2019)

12. Данилушкин А.В., Бурцев А.А.,Навроцкий И.А., Шумихин К.В., Рыскин Н.М. Synthesis of a Sheet Beam Electron Optical System with a Field Emission Cathode 2018 11th UK-Europe-China Workshop on Millimetre Waves and Terahertz Technologies, UCMMT (год публикации - 2018)

13. Данилушкин А.В., Бурцев А.А., Навроцкий И.А., Шумихин К.В. Investigation of a Multiple Beam Electron Gun for THz High Power Vacuum Tube Devices 2018 11th UK-Europe-China Workshop on Millimetre Waves and Terahertz Technologies, UCMMT (год публикации - 2018)

14. Терентюк А.Г.,Рожнев А.Г., Рыскин Н.М., Стародубов А.В., Галушка В.В., Павлов А.М. Development of Millimeter-Band Folded-Waveguide Slow-Wave Structures for a High-Power Traveling- Wave Tube Amplifier 2018 11th UK-Europe-China Workshop on Millimetre Waves and Terahertz Technologies, UCMMT (год публикации - 2018)

15. Плоских А.Э., Рыскин Н.М. Моделирование лампы бегущей волны диапазона 0.2 ТГц со сходящимся ленточным электронным пучком «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: сборник трудов XIII Всероссийской конференции молодых ученых. Саратов: Издательство «Техно-Декор»., С. 228-229 (год публикации - 2018)

16. Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Галушка В.В., Рябухо П.В., Рыскин Н.М. Современные технологии изготовления планарных замедляющих структур для терагерцовых устройств вакуумной микроэлектроники «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: сборник трудов XIII Всероссийской конференции молодых ученых. Саратов: Издательство «Техно-Декор»., С. 302-303 (год публикации - 2018)

17. Торгашов Р.А., Рыскин Н.М., Рожнев А.Г., Синицын Н.И., Торгашов Г.В. Исследование планарных замедляющих систем на диэлектрических подложках для лампы бегущей волны миллиметрового диапазона «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: сборник трудов XIII Всероссийской конференции молодых ученых. Саратов: Издательство «Техно-Декор»., С. 320-321 (год публикации - 2018)

18. Плоских А.Э., Рыскин Н.М., Бурцев А.А., Данилушкин А.В., Навроцкий И.А. Performance Improvement of a Sub-THz Traveling-Wave Tube by using an Electron Optic System with a Converging Sheet Electron Beam Results in Physics (год публикации - 2019)

19. Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Галушка В.В., Синев И.В., Рожнев А.Г., Торгашов Р.А., Торгашов Г.В., Рыскин Н.М. Experimental and numerical study of electromagnetic parameters of planar slow-wave structures for millimeter-wave vacuum electronic devices Proceedings of SPIE, Vol. 11066, Art. no.1106618 (год публикации - 2019)
10.1117/12.2524646

20. Торгашов Р.А., Рыскин Н.М., Рожнев А.Г., Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Галушка В.В., Торгашов Г.В., Бахтеев И.Ш., Молчанов С.Ю. Исследование миниатюрной замедляющей системы на диэлектрической подложке для низковольтной лампы бегущей волны миллиметрового диапазона Электроника и микроэлектроника СВЧ. Сб. статей VIII Всероссийской конференции, C. 117-121 (год публикации - 2019)

21. Стародубов А.В., Павлов А.М., Галушка В.В., Бахтеев И.Ш., Сердобинцев А.А., Торгашов Г.В., Рябухо П.В., Молчанов С.Ю., Торгашов Р.А., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М. Study on a microfabrication W-band planar meander-line slow-wave structure 2019 International Vacuum Electronics Conference, IVEC 2019, Art. no. 8745185 (год публикации - 2019)
10.1109/IVEC.2019.8745185

22. Бурцев А.А., Данилушкин А.В., Навроцкий И.А., Плоских А.Э., Рыскин Н.М., Титов В.Н. Studies on sub-THz sheet-beam TWT with staggered grating slow-wave structure 2019 International Vacuum Electronics Conference, IVEC 2019, Art. no. 8745213 (год публикации - 2019)
10.1109/IVEC.2019.8745213

23. Улисс Дж., Стародубов А.В., Галушка В.В., Кроцер В., Сердобинцев А.А., Самарский М.В., Рыскин Н.М., Павлов А.М. Fabrication and measurements of a planar slow wave structure operating in V-band 2019 International Vacuum Electronics Conference, IVEC 2019, Art. no. 8744932 (год публикации - 2019)
10.1109/IVEC.2019.8744932

24. Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Галушка В.В., Рябухо П.В., Рыскин Н.М. A novel approach to microfabrication of planar microstrip meander-line slow wave structures for millimeter-band TWT Progress in Electromagnetics Research Symposium 2018, P. 506-509 (год публикации - 2018)
10.23919/PIERS.2018.8597953

25. Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Галушка В.В., Рябухо П.В., Рожнев А.Г., Торгашов Р.А., Торгашов Г.В., Рыскин Н.М. Experimental and numerical study of electromagnetic parameters of V-band planar meander slow-wave structure Progress in Electromagnetics Research Symposium 2018, P. 926-929 (год публикации - 2018)
10.23919/PIERS.2018.8597833

26. Рыскин Н.М., Рожнев А.Г., Плоских А.Э., Торгашов Р.А., Титов В.Н., Бурцев А.А., Навроцкий И.А., Данилушкин А.В. Design and simulation of a 0.2-THz traveling-wave tube with sheet electron beam focused by reversal magnetic field 2019 44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, Art. no. 8873758 (год публикации - 2019)
10.1109/IRMMW-THz.2019.8873758

27. Стародубов А.В., Рыскин Н.М., Рожнев А.Г., Павлов А.М., Сердобинцев А.А., Торгашов Р.А., Галушка В.В., Кожевников И.О., Бахтеев И.Ш., Улисс Дж., Кроцер В. Microfabrication and study of planar slow-wave structures for low-voltage V-band and W-band vacuum tubes 2019 44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, Art. no. 8874436 (год публикации - 2019)
10.1109/IRMMW-THz.2019.8874436

28. Плоских А.Э. Моделирование лампы бегущей волны суб-ТГц диапазона с ленточным электронным потоком «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: сборник трудов XIV Всерос. конф. молодых ученых. Саратов: Изд-во «Техно-Декор», С. 190-191 (год публикации - 2019)

29. Торгашов Р.А., Рыскин Н.М., Рожнев А.Г., Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Галушка В.В., Торгашов Г.В., Бахтеев И.Ш., Молчанов С.Ю. Исследование планарной замедляющей системы типа меандр на диэлектрической подложке для ЛБВ миллиметрового диапазона «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: сборник трудов XIV Всерос. конф. молодых ученых. Саратов: Изд-во «Техно-Декор», С. 261-262 (год публикации - 2019)

30. Торгашов Р.А. Исследование замедляющей системы усеченный sin-волновод для ЛБВ миллиметрового диапазона «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: сборник трудов XIV Всерос. конф. молодых ученых. Саратов: Изд-во «Техно-Декор», С. 263-264 (год публикации - 2019)

31. Торгашов Р.А., Рыскин Н.М., Рожнев А.Г., Стародубов А.В., Сердобинцев А.А., Павлов А.М., Галушка В.В., Бахтеев И.Ш., Молчанов С.Ю. Теоретическое и экспериментальное исследование миниатюрной планарной замедляющей системы на диэлектрической подложке для лампы бегущей волны W-диапазона Журнал технической физики, Т. 90, № 4. С.686-692 (год публикации - 2020)

32. Торгашов Г.В., Торгашов Р.А., Титов В.Н., Рожнев А.Г., Рыскин Н.М. Meander-line slow-wave structure for high-power millimeter-band traveling-wave tubes with multiple sheet electron beam IEEE Electron Device Letters, Vol. 40, No. 12. P. 1980-1983. (год публикации - 2019)
10.1109/LED.2019.2945502

33. Терентюк А Г, Рожнев А Г, Рыскин Н М Discrete model of a folded-waveguide traveling-wave tube Abstracts of the 18th IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC2017) 24-26 April 2017, London, UK., Article No. 313 (год публикации - 2017)

34. Каретникова Т А, Рожнев А Г, Рыскин Н М, Федотов А Э, Мишакин С В, Гинзбург Н С Gain analysis of a 0.2-THz traveling wave tube with sheet electron beam and staggered grating slow-wave structure IEEE Transactions on Electron Devices (год публикации - 2018)

35. Рыскин Н М, Бенедик А И, Рожнев А Г, Синицын Н И, Торгашов Г В, Торгашов Р А Planar slow-wave structures for miniaturized low-voltage Cherenkov devices European Physical Journal Web of Conferences, Vol. 149, Art. No. 04027 (год публикации - 2017)
10.1051/epjconf/201714904027

36. Бенедик А И, Торгашов Р А, Рыскин Н М, Синицын Н И, Торгашов Г В Исследование миниатюрного низковольтного генератора обратной волны миллиметрового диапазона с планарной замедляющей системой «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика»: тезисы докладов XII Всероссийской конференции молодых ученых. Саратов: Изд-во «Техно-Декор», 2017., С.286-287 (год публикации - 2017)

37. Бенедик А И, Каретникова Т А, Рожнев А Г, Рыскин Н М, Стародубов А В, Торгашов Р А, Торгашов Г В Исследование и разработка приборов О-типа миллиметрового диапазона с ленточным электронным пучком Проблемы СВЧ электроники. Сборник трудов Всероссийской научной конференции. М.: Медиа Паблишер, 2017., С.16-17 (год публикации - 2017)

38. Бенедик А И, Каретникова Т А, Торгашов Р А, Терентюк А Г, Рожнев А Г, Торгашов Г В, Рыскин Н М, Simulation and development of novel slow-wave structures for miniaturized THz-band vacuum-tube devices Proceedings of SPIE (год публикации - 2018)

39. Навроцкий И А, Бурцев А А, Кивокурцев А Ю, Шумихин К В, Шалаев П Д, Каретникова Т А, Рыскин Н М Development of electron-optical system with three elliptic electron beams for a THz-band vacuum-tube device 2017 10th UK-Europe-China Workshop on Millimetre Waves and Terahertz Technologies (UCMMT), Liverpool, UK, 11-13 Sept. 2017 (год публикации - 2017)
10.1109/UCMMT.2017.8068467

40. Торгашов Р А, Бенедик А И, Рыскин Н М Исследование миниатюрного низковольтного генератора обратной волны миллиметрового диапазона с планарной замедляющей системой Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика, Т. 25, № 5. C. 35-46. (год публикации - 2017)
10.18500/0869-6632-2017-25-5-35-46

41. Бенедик А И, Рожнев А Г, Рыскин Н М, Синицын Н И, Торгашов Г В, Торгашов Р А Planar V-band slow-wave structures for low-voltage tubes with sheet electron beam Abstracts of the 18th IEEE International Vacuum Electronics Conference (IVEC2017) 24-26 April 2017, London, UK, Article No. 115 (год публикации - 2017)

42. Терентюк А Г, Рыскин Н М, Рожнев А Г Моделирование ЛБВ с замедляющей системой типа «петляющий волновод» на основе нестационарной дискретной теории Проблемы СВЧ электроники. Сборник трудов Всероссийской научной конференции. М.: Медиа Паблишер, 2017., С.22-23 (год публикации - 2017)

43. Рыскин Н М, Бенедик А И, Рожнев А Г, Синицын Н И, Торгашов Р А, Торгашов Г В Study of low-voltage millimeter-wave tubes with planar slow-wave structures on dielectric substrates 2017 10th UK-Europe-China Workshop on Millimetre Waves and Terahertz Technologies (UCMMT), Liverpool, UK, 11-13 Sept. 2017. (год публикации - 2017)
10.1109/UCMMT.2017.8068463

Публикации